CN105784504A - 一种用于检测金属复合板性能的试样与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测金属复合板性能的试样与方法，所述试样包括两个或两个以上的分试样，每个所述分试样包括：基层，其材质为金属X；复层，其材质为金属Y；复合界面，其位于所述基层与所述复层的结合处；槽口，所述槽口开在每个所述分试样上；每个所述分试样的所述基层材质均为所述金属X，每个所述分试样的所述复层材质均为所述金属Y，并且每个所述分试样的所述基层和所述复层的结合方式相同；为获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图,任意两个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离均不相等。利用本发明所提出的试样，可以测得试样中与复合界面距离不等的若干位置的抗剪强度，然后根据剪切强度的变化趋势来找出界面区域结合最弱的位置，并能够据此检测本试样金属复合板的复合状态，从而有效克服了现有技术存在的缺陷。

Description

一种用于检测金属复合板性能的试样与方法

技术领域

本发明属于金属复合板技术领域，特别是涉及一种用于检测金属复合板性能的试样与方法。

背景技术

金属复合板由于利用了其组元金属各自的优点，从而具有优异的综合性能，已广泛应用在发电、石油、化工、汽车、建筑等领域。金属复合板界面结合质量是检测金属复合材料性能优劣的主要指标之一。目前，定量地检测金属复合板界面复合强度的主要方法为拉剪试验，相关国家标准对拉剪试样及其试验进行了规范。

国家标准的拉剪试样是以界面为中心分别在基层和复层上开槽，然后通过剪切力来检测界面的结合强度。拉剪试验可以直观有效地检测界面的抗剪能力，能够真实反映复合板界面的结合质量。但一方面，金属复合板界面的位置很难精确确定，这会给试样的加工带来很大的困难；另一方面，复合界面事实上并非一个理想的平面，因此国家标准的拉剪试验获得的数据误差较大；再者，由于金属复合板界面区域会存在残余应力，因此采用拉剪试样获得的界面结合强度值无法真实地反映界面的结合状态，导致界面结合强度的不准确的检测。界面结合强度的不准确检测会严重影响金属复合板性能的评估，不仅会影响其使用，而且大大增加了生产出来的金属复合板性能的不稳定性。

因此，有必要提出一种新的拉剪试样与检测金属复合板性能的方法，通过使用新的拉剪试样与确定金属复合板最小抗剪强度的方法，能够有效克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测金属复合板性能的试样与方法，以解决利用现有技术无法准确检测金属复合板性能的技术问题。

为了实现上述目的，本发明首先提供了一种用于检测金属复合板性能的试样，用于在剪切试验中使用，所述试样包括两个或两个的分试样，每个所述分试样包括：

基层，其材质为金属X；

复层，其材质为金属Y；

复合界面，其位于所述基层与所述复层的结合处；

槽口，所述槽口开在每个所述分试样上；

每个所述分试样的所述基层材质均为所述金属X，每个所述分试样的所述复层材质均为所述金属Y，并且每个所述分试样的所述基层和所述复层的结合方式相同；其中，

为获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图,任意两个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离均不相等。

如上所述的试样，进一步，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm递增。

本发明还提出了一种检测金属复合板性能的方法，其包括如下步骤：

步骤101，准备如权利要求1所述的试样；

步骤102，测量所述试样中每个所述分试样的所述槽口的抗剪强度，获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图；

步骤103，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度与槽口根部到所述复合界面距离的关系图判断所述试样的性能。

如上所述的检测金属复合板性能的方法，进一步，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm递增。

如上所述的检测金属复合板性能的方法，进一步，其中所述试样按如下方法制备：

分别在两个或两个以上的所述分试样上开槽口，并且每个所述试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离不相同。

如上所述的检测金属复合板性能的方法，进一步，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离按0.1mm递增。

如上所述的检测金属复合板性能的方法，进一步，其中所述步骤103还包括：

步骤A，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度值获取所述试样的最小抗剪强度。

步骤B，根据所述待测试样的最小抗剪强度检测所述试样的复合状态。

如上所述的检测金属复合板性能的方法，进一步，其中所述步骤103还包括：

步骤C，判断所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变。

步骤D，根据所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变，判断所述试样的复合金属板的性能是否稳定。

本发明的有益效果是：

本发明通过提出一种新的剪切试样，其具有多个分试样，每个所述分试样上各具有一个槽口，并且每个所述分试样的所述槽口根部距离所述复合界面的距离不相同，有效避免了复合界面不在同一平面上，以及复合界面附近区域可能存在残余应力或第二相，从而导致现有技术无法准确得到金属复合板界面结合强度的技术问题。

本发明提出的新的检测一种检测金属复合板性能的方法，通过利用本发明所提出的试样，在不同的分试样的槽口获取试样在不同位置处的剪切强度，根据剪切强度的变化趋势来找出界面区域结合最弱的位置，并据此检测本试样金属复合板的复合状态，有效克服了现有技术存在的缺陷。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1为现有技术的剪切试样的示意图；

图2为本发明一种实施例的用于检测金属复合板性能的试样中某一分试样的示意图；

图3为本发明一种实施例的检测金属复合板性能方法的流程示意图；

图4为本发明一种实施例的检测金属复合板性能方法所得到的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系的示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

11、复层，12、基层，13、复合界面，14槽口；

21、复层，22、基层，23、复合界面，24、槽口，25、虚线，26、实线。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的一种确定金属复合板界面最小抗剪强度的试样与方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

下文首先描述现有技术的剪切试样及其缺点，紧随其后详细描述本发明所设计的试样。在着重描述本发明所提出试样的技术特征的基础上，详细阐述了本发明所提出试样的优点，即通过在至少两个试样上，分别设置槽口根部到复合界面距离不等的槽口，并测量这些槽口处的剪切强度，然后根据剪切强度的变化趋势来找出界面区域结合最弱的位置并评判待测试样复合状态的稳定性，从而为金属复合板开发及使用性能的评估提供依据。接着在此基础上，详细阐述了利用本发明所提出的试样检测金属复合板性能的方法。

图1示出了现有技术的剪切试样示意图。如图1所示，现有技术的剪切试样包括：11、复层，12、基层，13、复合界面，14、槽口。槽口14的设置是为了便于剪切试验。从图1可以看出，槽口14的根部在界面上，因此通过该试样获得的出来的抗剪强度仅是复合界面的抗剪强度，而金属复合板的复合界面通常并非是一个理想的平面，复合界面区域可能存在残余应力或者第二相，所以由此测得的剪切强度往往无法真实反映复合界面区域的结合状态。只有找到界面附近区域中抗剪强度最小的位置，才能够真实可靠地检测复合板界面的结合状态。

图2示出了本发明一种实施例的用于检测金属复合板性能的试样中的某一分试样。如图2所示，本发明提出的剪切试样中的某一分试样包括：

复层21，所述基层为构成金属复合板的某一种金属层，其材质为金属X；

基层22，所述复层为构成所述金属复合板的另一种金属层，其材质为金属Y；

复合界面23，其位于所述基层与所述复层之间，是所述基层与所述复层的结合部；

槽口24，所述槽口24开在每个所述分试样上，并且所述槽口24与现有技术的槽口相同；

每个所述分试样的所述基层材质均为所述金属X，每个所述分试样的所述复层材质均为所述金属Y，并且每个所述分试样的所述基层和所述复层的结合方式相同；

为获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图,任意两个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离均不相等。所述分试样越多，测量的实际结果与实际情况越接近，一般而言，所述分试样的个数为3-7个。如图2所示，虚线25与图中实线26的垂直距离即为槽口24根部到所述复合界面的距离。在所述试样中，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm递增，优选地，两个或两个以上的所述分试样的所述槽口根部离所述复合界面的距离按0.1mm递增。

本发明所提出的剪切试样与现有技术中的剪切试样的不同之处在于，本发明所提出的剪切试样具有多个分试样，并且每个所述分试样的槽口24根部到所述复合界面的距离不相同，将本发明的试样应用于剪切试验中时，可以通过在不同的分试样的槽口24获取试样在距离复合界面23不等的位置处的剪切强度，根据剪切强度的变化趋势来找出界面区域结合最弱的位置，并据此检测本试样的金属复合板的复合状态。本发明提出的试样，有效避免了复合界面23可能不在同一平面上，以及复合界面23附近区域可能存在残余应力或者第二相，从而现有技术无法准确得到金属复合板界面结合强度的技术问题。

图3示出了本发明一种实施例的检测一种检测金属复合板性能的方法的流程示意图。如图3所示，本发明提出的检测金属复合板性能的方法包括如下步骤：

步骤101，准备试样；

所述试样为如上描述的试样，其具有多个分试样，每个所述分试样包括：

复层21，所述基层为构成金属复合板的某一种金属层，其材质为金属X；

基层22，所述复层为构成所述金属复合板的另一种金属层，其材质为金属Y；

复合界面23，其位于所述基层与所述复层之间，是所述基层与所述复层的结合部；

槽口24，所述槽口24开在每个所述分试样上；

每个所述分试样的所述基层材质均为所述金属X，每个所述分试样的所述复层材质均为所述金属Y，并且每个所述分试样的所述基层和所述复层的结合方式相同；

每两个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离不相同。如图2所示，虚线25与图中实线26的垂直距离即为槽口24根部到所述复合界面的距离。在所述试样中，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm递增，优选地，两个或两个以上的所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离按0.1mm递增。

步骤102，测量所述试样中每个所述分试样的所述槽口的抗剪强度，获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图；

具体地，将每个所述分试样装载在剪切试验机上，所述剪切试验机即本领域内普通的力学拉伸机并且能够测量抗剪强度，利用所述剪切试验机测量每个每个所述分试样槽口的抗剪强度。

步骤103，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度与槽口根部到所述复合界面距离的关系图判断所述试样的性能。

具体地，所述步骤103包括如下步骤：

步骤A，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度值获取所述试样的最小抗剪强度；

具体地，可以作出所测得的抗剪强度与槽口根部与复合界面之间距离的关系示意图，如图3所示。根据抗剪强度与槽口根部与复合界面之间距离的关系图，可以通过曲线拟合的方法找出抗剪强度的变化趋势，位于图中最低点的抗剪强度即为最小抗剪强度。

步骤B，根据所述试样的最小抗剪强度检测所述试样的复合状态；

具体地，最小抗剪强度越高，则可以试样的该项性能越好。

步骤C，判断所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变。

具体地，观察所得曲线的形状，是否平稳，以及是否有突变。

步骤D，根据所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变，判断所述试样的复合金属板的性能是否稳定。

具体地，根据曲线的形状，是否平稳，有无突变，来判断试样的金属复合板的性能，若曲线形状越平稳，则说明试样的稳定性越好；反之则不好。

以下是本发明检测金属复合板性能的具体实施例。

实施例

步骤101，准备试样；

本实施例所选用试样的基层材质为08Al钢，其厚度为1.5mm；覆层材质4A60铝，其厚度为1mm，所述分试样的数量为5个，每个所述分试样的槽口根部距离每个所述试样的复合板界面的距离依次为-0.02mm，-0.01mm，0mm，0.01mm，0.02mm，由于将设置在每一分试样基层的槽口根部到复合板界面的距离设置为正，因此把设置在分试样复层的槽口到复合板界面的距离看成是负数。

步骤102，测量所述试样中每个所述分试样的所述槽口的抗剪强度，获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图；

具体地，利用剪切试样机，即普通的力学拉伸机测量每个所述分试样的所述槽口的抗剪强度(单位为Mpa)，并记录数据，作出抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图。

步骤103，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度与槽口根部到所述复合界面距离的关系图判断所述试样的性能。

具体地，利用步骤102中所获得的数据，将槽口根部与界面之间的距离与剪切强度之间的关系用函数图像表示出来，结果如图4所示，图中抗剪强度在纵坐标显示，单位为Mpa，横坐标为槽口根部距离复合板界面的距离，单位为0.1mm。在图4中，界面附近的强度基本上是从复层到基层呈逐渐过渡的状态，该种趋势表明金属复合板的复合状态良好，界面区域的结合状态比较稳定，没有突变，因此界面复合状态稳定良好，性能稳定可靠。

如果图中出现金属复合板界面区域存在有抗剪强度突然降低的位置，界面状态波动较大，那么晚可能存在有残余应力或其他因素的影响，在这种情况下，单纯用最小界面剪切强度值来检测该复合板的结合强度误差较大，实践中则会严重影响该复合板使用寿命的评估。

综上所述，本发明通过提出一种新的剪切试样，所述试样具有多个分试样，每个所述分试样具有一个槽口，并且每个所述槽口距离复合界面的距离不等，有效避免了复合界面不在同一平面上，以及复合界面附近区域可能存在残余应力或第二相，从而导致现有技术无法准确得到金属复合板界面结合强度的技术问题。

本发明提出的新的检测一种检测金属复合板性能的方法，通过利用本发明所提出的试样，在不同分试样的槽口获取不同位置处的剪切强度，根据剪切强度的变化趋势来找出界面区域结合最弱的位置，并据此检测本试样金属复合板的复合状态，有效克服了现有技术存在的缺陷。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

Claims (8)

1.一种用于检测金属复合板性能的试样，所述试样包括两个或以上的分试样，其特征在于，每个所述分试样包括：

基层，其材质为金属X；

复层，其材质为金属Y；

复合界面，其位于所述基层与所述复层的结合处；

槽口，所述槽口开在每个所述分试样上；

每个所述分试样的所述基层材质均为所述金属X，每个所述分试样的所述复层材质均为所述金属Y，并且每个所述分试样的所述基层和所述复层的结合方式相同；其中,

为获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图,任意两个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离均不相等。

2.如权利要求1所述的试样，其特征在于，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm增加。

3.一种用于检测金属复合板性能的方法，其包括如下步骤：

步骤101，准备如权利要求1所述的试样；

步骤102，测量所述试样中每个所述分试样的所述槽口的抗剪强度，获得抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图；

步骤103，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度与槽口根部到所述复合界面距离的关系图判断所述试样的性能。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口与所述复合界面的距离按0.08-0.12mm递增。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述试样按如下方法制备：

分别在两个或两个以上的所述分试样上开槽口，并且每个所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离不相同。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其中两个或两个以上的所述分试样的所述槽口根部到所述复合界面的距离按0.1mm递增。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述步骤103还包括：

步骤A，根据所述步骤102中所测得的抗剪强度值获取所述试样的最小抗剪强度。

步骤B，根据所述待测试样的最小抗剪强度检测所述试样的复合状态。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，其中所述步骤103还包括：

步骤C，判断所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变。

步骤D，根据所述步骤102中获得的抗剪强度与槽口根部到复合界面距离的关系图是否存在突变，判断所述试样的复合金属板的性能是否稳定。